DE1081949B - Elektrischer Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungsschalter für beliebig schnelles und in beliebig schneller Folge getätigtes Ein- und Ausschalten mit ein- oder zweifacher Stromunterbrechung je Pol, dessen Ausschaltlichtbögen außerhalb des Schalters im freien Raum gezogen werden und durch Vergrößerung der Lichtbogenlänge, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit gleichzeitiger, Kühlung, erlöschen, mit einem zylinderförmigen und einem kolbenförmigen Kontakt, wobei der kolbenförmige Kontakt eine das Schalten ermöglichende Haltevorrichtung besitzt.

Es ist eine Reihe von Hochspannungsschaltern in Anwendung gekommen, die mit Löschmitteln zur Löschung des Ausschaltlichtbogens arbeiten. Diese Löschmittel können z. B. Flüssigkeiten, Gase oder vergasbare Feststoffe sein. Ein wesentlicher Nachteil dieser Schalter besteht darin, daß mit steigender Ausschaltleistung und Spannung der technische Aufwand erheblich steigt, z. B. durch nötig werdende Mehrfachunterbrechung des Lichtbogens, Vergrößerung der Löschkammern u. dgl.

Ein anderer vorgeschlagener Hochspannungsschalter verzichtet auf ein separates Löschmittel. Bei diesem Schalter wird eine zwei feste Kontakte verbindende Kontaktbrücke zwecks Unterbrechung des Stromkreises vorzugsweise mittels Druckluft frei in den Raum geschleudert, so daß sie eine Flugbahn beschreibt. Neben den Vorteilen dieses Hochspannungsschalters, die sich in seinem einfachen Aufbau begründen, sind aber auch Mängel erkennbar, die darin bestehen, daß eine Wiedereinschaltung nach erfolgter Auslösung des Schalters nicht in beliebig schneller Folge wieder möglich ist. Insbesondere ist ein Wiedereinschalten aus der Ferne nicht ohne weiteres möglich, weil die beim Ausschaltvorgang frei in den Raum geschleuderte Kontaktbrücke ihre mechanische Verbindung mit dem Schalter verliert.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe.Sie bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungsschalter für beliebig schnelles und in beliebig schneller Folge getätigtes Ein- und Ausschalten mit ein- oder zweifacher Stromunterbrechung je Pol, dessen Ausschaltlichtbögen außerhalb des Schalters im freien Raum gezogen werden und durch Vergrößerung der Lichtbogenlänge, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit gleichzeitiger Kühlung, erlöschen, so beschaffen, daß eine zylinderförmige Elektrode und eine kolbenförmige Elektrode vorhanden sind, wobei die kolbenförmige Elektrode eine das Einschalten ermöglichende Haltevorrichtung besitzt und mittels der Haltevorrichtung ihre Verbindung mit dem Schalter beibehält. Die Erfindung besteht hierbei darin, daß das Ausschalten mit großer Beschleunigung durch direktes Hinausschießen Elektrischer Hochspannungsschalter

Anmelder:

Horst Wionsek,
Rheydt (RhId.), Mühlenstr. 119

Horst Wionsek, Rheydt (RhId.),
ist als Erfinder genannt worden

der kolbenförmigen Elektrode aus der zylinderförmigen Elektrode mittels Druckgas geschieht. Nach erfolgter Auslösung des Schalters ist die bewegte Elektrode mit Hilfe der, Haltevorrichtung also wieder einschaltbereit.

An Hand der schematischen Zeichnung soll ein Beispiel der Erfindung näher beschrieben werden. Auf einem gemeinsamen Unterbau stehen zwei Stützisolatoren 1 und 2, von denen der Stützisolator 1 innen' hohl ist. Der Stützisolator 1 trägt an seinem oberen Ende die zylinderförmige Elektrode 3, die eine Anschlußfahne besitzt und mit einem trichterförmigen Wulstrand 4 versehen ist. Der Stützisolator 2 trägt an seinem oberen Ende eine Metallkappe 5, versehen mit einer Anschlußfahne 6, einem Scharniergelenk 7, einem Anschlag 8, einer, Sperre 9 und einem Kraftspeicher 10. In das Scharniergelenk ist die leitende Haltevorrichtung 11 eingehängt, die an ihrem anderen Ende die kolbenförmige Elektrode 12 trägt.

Der Ausschaltvorgang wird eingeleitet, indem das Ventil 13 geöffnet wird. Es strömt dann Druckgas aus dem Behälter 14 durch das Rohr 15 und den hohlen Stützisolator 1 in die zylinderförmige Elektrode 3 und schießt die kolbenförmige Elektrode 12 mit großer Beschleunigung heraus. Die kolbenförmige Elektrode 12 beschreibt, geführt durch die Haltevorrichtung 11, einen Kreisbogen, lädt den Kraftspeicher 10 auf, wird du'rch den mit einer Dämpfung versehenen Anschlag 8 abgebremst und durch die Sperre 9 in ihrer Lage festgehalten. Diese Lage im ausgeschalteten Zustand ist in. der Zeichnung gestrichelt angedeutet. Der Einschaltvorgang wird eingeleitet durch Entriegelung der Sperre 9. Der Kraftspeicher 10 zieht mittels der Haltevorrichtung 11 die kolbenförmige Elektrode 12 mit großer Beschleunigung.in die zylinderförmige Elektrode 3 zurück. Die beiden Elektroden 3 und 12 erhalten zweckmäßig die gezeichnete, durch die kreisförmige Ausschaltbewegung der Elek-

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trode 12 bedingte Krümmung. Der trichterförmige Wulstrand 4 der Elektrode 3 dient sowohl zur Erleichterung des Einschaltens infolge seiner Trichterform als auch zur Erleichterung des Ausschaltens, weil der Fußpunkt des Lichtbogens auf den Wulstrand geführt wird und damit außerhalb des eigentlichen Zylinders liegt und die Zylinderwand nicht beschädigen kann. Bei -der kolbenförmigen Elektrode 12 kann man durch entsprechende Formgebung, z. B, 'durch ein zapfenförmiges Horn am unteren Teil, ebenfalls dafür sorgen, daß ein Abbrand durch den Fußpunkt des Ausschaltlichtbogens keine schädlichen Folgen hat. Zur Führung des ausströmenden Druckgases ist die kolbenförmige Elektrode 12 zur Seite des Stützisolators 2 hin seitlich aufwärts abgeschrägt, damit während des Ausschaltens schon vor dem Abheben der Elektroden ein Druckgasschirm zwischen den entstehenden Lichtbogen und den Gegenpol gelegt wird und der Lichtbogen gleichzeitig nach außen abgelenkt wird. Natürlich kann statt der kolbenförmigen Elektrode auch die zylinderförmige Elektrode eine Abschrägung bzw. einen Schlitz erhalten, sofern diese Maßnahme demselben Zweck dient. Die Ablenkung des Ausschaltliehtbogens kann außer in der geschilderten Weise z. B. auch durch Funkenhörner, magnetische Blasung, Druckgasquerblasung u. dgl. geschehen.

Der "Abstand der Pole, der Ausschaltweg und die Anfangsgeschwindigkeit der bewegten Elektrode werden zweckmäßig so hoch gewählt, daß eine Löschung des Ausschaltlichtbogens mit Sicherheit eintritt Diese Löschung kann durchkräftigeBeblasung mittels Druckgas unterstützt werden. Die Dauer der Lichtbogenzeit wird wesentlich durch die Größe der Anfangsgeschwindigkeit der bewegten Elektrode beim Verlassen der Gegenelektrode bestimmt. Die Zahl der bewegten Teile ist bei einem Schalter nach der Erfindung auf ein Mindestmaß reduziert. Im Gegensatz zu bekannten Leistungsschaltern kann auch bei höchsten 'Spannungen die Zahl der Unterbrechungsstellen je Pol niedrig gehalten werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber bekannten Höchstspannungsschaltern besteht darin, daß eine weithin sichtbare Trennstrecke im ausgeschalteten Zustand vorhanden ist.

In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, den beim Aus- und Einschaltvorgang von der bewegten Elektrode beschriebenen Kreisbogen nicht nur über etwa 90°, wie in der Zeichnung dargestellt, sondern über etwa 180° gehen zu lassen, dies besonders dann, wenn hohe Einschaltleistungen und damit hohe Einschaltgeschwindigkeit erforderlich ist.

Eine andere Bauart.eines Schalters nach der Erfindung benutzt eine mehr hammerförmige Gestalt der kolbenförmigen Elektrode, wobei diese Elektrode auch in ihrer Ausschaltstellung in einem Zylinder zu liegen kommt. Bei dieser Bauart geschieht sowohl das Ausals auch das Einschalten durch Herausschießen der beweglichen Elektrode, wodurch ein ganz besonders schnelles Schalten gewährleistet ist.

Da ein Schalter nach der Erfindung sich Vorzugs- .-=-■ weise für Freiluftaufstellung eignet, werden alle beweglichen Teile in bekannter Weise durch an geeigneter Stelle angebrachte Sctoutzhauben, Beheizung od. dgl. vor Witterungseinflüssen geschützt. Um die- == zusätzliche Beblasung des Lichtbogens beim Ausschalt-Vorgang noch zu unterstützen, kann die zylinderförmige Elektrode 3 auch ganz oder teilweise, z, B. in ihrem oberen Teil, aus Isolierstoff bestehen* so daß das Abheben der Kontakte schon innerhalb des Zylinderraumes geschieht und der Lichtbogen von seinem Fußpunkt bis zum Zylinderrand einer ganz besonders kräftigen Beblasung ausgesetzt ist. Ein Schalter nach der Erfindung kann auch abweichend von der gezeichneten Bauart so ausgebildet sein, daß eine bewegliche Kontaktbrücke zwischen zwei festen Elektroden angeordnet ist. Es sind hier drei Stützisolatoren nötig, und es entsteht eine doppelte Stromunterbrechung. Der Schalter kann auch in Form eines nach einer oder zwei Seiten seitlich ausschwenkenden Trenners gebaut sein. Es ist auch möglich, mehrere Schalter nach der Erfindung in Reihe oder parallel zu schalten. Außer durch Druckgas kann das Fortschießen der beweglichen Elektrode auch durch Treibstoffe geschehen.

Der einfache Aufbau eines Hochspannungsschalters nach der Erfindung, die mit großer Beschleunigung erfolgende Kontakttrennung außerhalb des Schalters in Verbindung mit der Möglichkeit, das Ein- und Ausschalten beliebig oft und in beliebig schneller Folge zu wiederholen, führen zu einer Verbilligung der Leistungsschalter und tragen so zum technischen Fortschritt bei. Ein ganz wesentlicher Vorteil des direkten und unmittelbaren Herausschießens der kolbenförmigen Elektrode aus der zylinderförmigen Elektrode liegt darin, daß auf diese Weise der Anteil der bewegten Massen im Hinblick auf die erforderliche Und wünschenswerte hohe Beschleunigung auf ein durch keine andere Methode erreichbares Mindestmaß reduziert werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Hochspannungsschalter für beliebig schnelles und in beliebig schneller Folge getätigtes Ein- und Ausschalten mit einfacher oder doppelter Stromunterbrechung je Pol, dessen Ausschaltlichtbögen außerhalb des Schalters im freien Raum gezogen werden und durch Vergrößerung der Lichtbogenlänge, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit gleichzeitiger Kühlung, erlöschen, mit einer zylinderförmigen und einer kolbenförmigen Elektrode, wobei die kolbenförmige Elektrode eine das Einschalten ermöglichende Haltevorrichtung besitzt und mittels einer Haltevorrichtung ihre Verbindung mit dem Schalter beibehält, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschalten mit hoher Beschleunigung durch direktes Hinausschießen der kolbenförmigen Elektrode aus der zylinderförmigen Elektrode mittels der zylinderförmigen Elektrode zugeführten Druckgases geschieht.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Elektrode in ihrem oberen Teil aus Isolierstoff besteht, so daß der Ausschaltlichtbogen schon im Innern der z,yJiüderförrnigen Elektrode gezündet wird. ^-^~'

£.'''Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 _„ lind 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Führung des ausströmenden Druckgases nach Trennung der Elektroden Vorsorge getroffen ist.

4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 bis 3, ^, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Ausschaltvorgang ein Kraftspeicher für den Einschaltvorgang aufgeladen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 407 680, 610 948.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 510/241' 5.